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Uma nova análise dos ossos e músculos de peixes antigos dá novas pistas sobre como o ombro evoluiu nos animais – incluindo nós.
A cintura escapular – a configuração dos ossos e músculos que nos humanos suportam o movimento dos braços – é um exemplo clássico de uma “novidade” evolutiva. É aqui que surge uma nova característica anatômica sem quaisquer precursores óbvios; onde não há prova definitiva de que característica levava claramente a outra.
A nova pesquisa, que reúne uma série de técnicas de investigação evolutiva, incluindo fósseis, biologia do desenvolvimento e anatomia comparativa, sugere uma nova maneira de observar como evoluíram as principais características anatômicas, como os ombros.
Os resultados do estudo, liderado pelo Dr. Martin Brazeau do Imperial College London e por pesquisadores do Museu de História Natural, foram publicados hoje no Natureza.
Uma teoria sobre a origem do ombro é que ele fazia parte de como as nadadeiras se formavam aos pares em cada lado do corpo do peixe, cuja evolução permitiu aos peixes maior controle de natação e, eventualmente, estimulou o movimento da água para a terra. A hipótese do “arco branquial” sugere que essas nadadeiras evoluíram a partir das “alças” ósseas que sustentam as guelras, que também formavam o ombro. No entanto, tem sido difícil reunir qualquer evidência para esta hipótese, uma vez que as características raramente são preservadas em fósseis.
Uma teoria diferente sobre como as barbatanas se formaram, a hipótese da “dobra das barbatanas”, sugere que os precursores das barbatanas emparelhadas evoluíram a partir de uma linha de músculos nos flancos do peixe. Esta teoria ganhou muitas evidências de apoio nos 150 anos desde que ambas foram propostas, mas não pode explicar como a cintura escapular associada evoluiu.
Agora, ao reanalisar um antigo crânio fóssil de peixe logo após o surgimento da cintura escapular, juntamente com outras linhas de evidência, a equipa sugere que a verdade pode residir numa versão modificada da hipótese do arco branquial que a reconcilia com a hipótese das dobras nas barbatanas.
O fóssil que a equipe examinou é um placoderme, da espécie Kolymaspis sibirica, que viveu há cerca de 407 milhões de anos e estava entre os primeiros peixes com mandíbula. O fóssil tem uma caixa craniana bem preservada – as partes internas duras do crânio que registram impressões e outras características do cérebro.
Brazeau percebeu que, apesar da preservação pobre ou ausente dos arcos branquiais em tais fósseis, a evidência deles poderia ser bem preservada na caixa craniana: a “caixa” cartilaginosa ou óssea que envolve o cérebro e sustenta as estruturas sensoriais como olhos e ouvidos. . A caixa craniana mostrava uma curiosa articulação cabeça-ombro destacada pela configuração de músculos e vasos sanguíneos.
Ao comparar esta característica no fóssil de peixe com mandíbula com as características da caixa cerebral dos seus precursores, os peixes sem mandíbula, ele e a equipa descobriram novas formas de comparar os dois. Eles descobriram que a incomum articulação cabeça-ombro tem semelhanças com os arcos branquiais dos peixes anteriores, sugerindo que foram estes que foram retidos e incorporados na formação do ombro numa fase inicial.
Embora a maioria dos peixes sem mandíbula tenha de 5 a 20 arcos branquiais, os peixes com mandíbula quase nunca têm mais de cinco. Combinando isto com as novas evidências da caixa craniana, a equipe sugere que o sexto arco branquial foi incorporado ao ombro, tornando-se um limite crucial que separava a cabeça do corpo. Curiosamente, o suprimento de sangue para as nadadeiras dos peixes sem mandíbula surge entre o sexto e o sétimo arcos branquiais.
Dr Brazeau, do Departamento de Ciências da Vida do Imperial, disse: “Os arcos branquiais parecem ter estado envolvidos na separação inicial da cabeça e do corpo através do ombro. Mas não temos mais arcos branquiais – embora o ombro tenha sido modelado neles, eles não precisam ainda existir hoje.
“Isso é consistente com alguns estudos anteriores que mostraram que os músculos podem permanecer altamente estáveis, enquanto os ossos específicos que os sustentam gradualmente assumem o controle uns dos outros. Os arcos branquiais podem ter feito a sua parte e foram substituídos à medida que o ombro assumia uma nova configuração, incluindo apoiar coisas como nossos pescoços.”
Essa descoberta também significa que não precisa ser uma questão de um ou outro em termos de como as nadadeiras emparelhadas evoluíram. Dr. Brazeau acrescentou: “Nosso estudo mostra como há mérito em ambas as teorias sem aceitar uma ou outra no atacado. Em vez disso, podemos racionalizar as áreas que se sobrepõem.”
Zerina Johnson, pesquisadora do Museu de História Natural, acrescenta: “A seguir, a equipe se concentrará em espécimes da coleção de fósseis de peixes do Museu de História Natural. Isso incluirá peixes sem mandíbula que possuem barbatanas, mas não possuem uma cintura escapular distinta.
“Atualmente estamos processando muitos gigabytes de dados e mal posso esperar para ver o que esses importantes espécimes da coleção acrescentarão à história”.
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